Цементация

Цементация — это термическая химико-термическая обработка, при которой поверхность стального изделия насыщается углеродом при высокой температуре для повышения твёрдости, износостойкости и прочности при сохранении вязкой и пластичной сердцевины.

Суть процесса

Цементация заключается в диффузии углерода из наружной среды в поверхностный слой стали при температуре 850–950 °C. После насыщения сталь закаливается, чтобы превратить аустенит с высоким содержанием углерода в мартенсит — очень твёрдую фазу.

Основные методы цементации

Метод	Описание	Преимущества	Недостатки
Газовая цементация	Изделие нагревается в среде газов	Точное управление составом, автоматизация, чистая поверхность	Высокая стоимость оборудования, требует контроля газов
Твёрдая цементация	Изделие помещается в коробку с твёрдым цементирующим составом	Простота, низкая стоимость	Медленный процесс, низкая точность, загрязнение поверхности
Жидкая цементация	Обработка в расплавленных солях	Быстрая диффузия, равномерное насыщение	Токсичность цианидов, опасность, сложная утилизация

Современная промышленность в основном использует газовую цементацию благодаря ее экологичности и автоматизации.

Технологический цикл

Подготовка — очистка детали от масла, окалины.
Цементация — выдержка при 900–950 °C в течение 2–10 часов.
Прямая закалка или охлаждение плюс повторный нагрев до температуры закалки.
Закалка — охлаждение в масле или полимерных средах.
Низкий отпуск— 150–200 °C для снятия внутренних напряжений без потери твёрдости.

Требуемые результаты

Поверхностный слой: твёрдость 58–64 HRC, мартенсит с высоким содержанием углерода.
Сердцевина: мягкая, вязкая, которая сохраняет ударную вязкость.
Глубина насыщения: от 0,3 до 2 мм, в зависимости от времени и температуры.

Применение цементации

Цементация применяется для деталей, работающих под высокими нагрузками и износом:

Шестерни, зубчатые колёса
Валы, оси, подшипниковые кольца
Кулачки, поршневые пальцы
Инструменты

Отличие от азотирования и хромирования

Процесс	Элемент	Цель	Температура
Цементация	Углерод (C)	Повышение твёрдости и износостойкости	900–950 °C
Азотирование	Азот (N)	Твёрдость + коррозионная стойкость	500–570 °C
Хромирование	Хром (Cr)	Коррозионная стойкость, декоративный вид	40–60 °C (электролит)

Цементация — один из ключевых методов повышения эксплуатационных характеристик стальных деталей в машиностроении, автомобилестроении и станкостроении.